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复旦课题组在植物miRNA领域取得重要研究进展
来源:szfuquan.com.cn  阅读量:1988

微小核糖核酸(miRNA)是一类长度约为21-24个核苷酸的非编码核糖核酸分子,由内源基因编码,通过调节基因表达参与动植物的大量生长发育和疾病发生。在动物和植物中miRNA的生产非常保守。众所周知,miRNA是通过从具有颈环结构的初级转录物中切割Dicer复合物而产生的。近年来,Dicer复合物成分的识别和茎环底物识别的分子机制研究取得了快速进展,但Dicer复合物本身的调控和如何整合环境信号以协调miRNA生产的精细调控机制仍不清楚。

近日,复旦大学生命科学学院研究员郑炳联发现植物中的Dicer复合体受磷酸酶PP4/SMEK1介导的去磷酸化调节,这种调节与植物面临的干旱样胁迫有关。研究结果发表在生物学综合期刊《细胞》(发育细胞)的子期刊《发育细胞》(细胞)上。

在动物中发现,Dicer复合体主要成员TRBP的功能需要MAPK途径介导的磷酸化,而Dicer复合体主要成员TRBP的同源蛋白HYL1的功能需要CPL1/2介导的去磷酸化。同时,两者都已被证明在体内容易降解。那么,介导Dicer复合成分磷酸化调节的激酶和磷酸酶在动物和植物中是否保守?

研究小组通过遗传学、生物化学和细胞生物学鉴定磷酸酶复合物PP4/SMEK1,该复合物通过拮抗MAPK激酶活性介导HYL1的去磷酸化,最终确保植物中miRNA的正常生产。研究组首次发现SMEK1突变体全基因组中miRNA含量显着降低。进一步的研究证明smek1通过稳定HYL1蛋白促进miRNA的产生。在体内,作为调节亚单位的SMEK1和催化亚单位PPX1/PPX2组装在一起形成活性磷酸酶PP4复合物,HYL1被证明是PP4/SMEK1的底物。同时,SMEK1本身作为MAPK途径的抑制剂,通过双重机制确保HYL1的去磷酸化。与磷酸酶CPL1/2不同,磷酸酶CPL 1/2可以调节HYL1在特定发育阶段的去磷酸化,PP4/SMEK1通过整合环境因素来协调miRNA的产生,因为SMEK1蛋白本身是由干旱条件下产生的脱落酸ABA显着诱导的。本研究首次在激酶MAPK和磷酸酶PP4/SMEK1之间建立了联系,为进一步研究植物miRNA产生与环境因素变化之间的关系提供了重要线索。同时,鉴于PP4/SMEK1复合物在动植物中的高度保守性,研究组的研究为揭示动物体内Dicer复合物磷酸酶提供了重要线索。

该研究由国家基金委员会的“优秀青年基金”和其他项目资助。论文的第一作者是复旦大学生命科学学院博士生苏传斌,郑炳联是论文的通讯作者。郑炳联于2012年入选中央组织部“青年千年计划”。长期从事植物小核糖核酸的功能和机制研究,在国际知名期刊如《基因发育》(基因发展)、《植物细胞》(植物细胞)、《美国科学公共图书馆-遗传学》(公共科学图书馆遗传学)等发表了许多重要的研究论文。

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